2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27
Les eaux des océans cachent d'innombrables richesses, dont les principales, peut-être, sont des sources d'énergie illimitées sous la forme de vagues marines. Pour la première fois, l'utilisation de l'énergie cinétique des axes roulant à terre a été pensée au XVIIIe siècle à Paris, où le premier brevet de moulin à vagues a été déposé. Aujourd'hui, la technologie a fait un grand pas en avant et la première centrale houlomotrice commerciale a été créée grâce aux efforts conjoints de scientifiques, qui ont commencé à fonctionner en 2008.
Pourquoi est-ce bénéfique ?
Ce n'est un secret pour personne que les ressources naturelles sont sur le point de s'épuiser. Les réserves de charbon, de pétrole et de gaz - les principales sources d'énergie - s'épuisent. Selon les prévisions les plus optimistes des scientifiques, les réserves seront suffisantes pour 150 à 300 ans de vie. L'énergie nucléaire n'a pas non plus répondu aux attentes. Une puissance et une productivité élevées amortissent les coûts de construction, d'exploitation, mais les problèmes d'élimination des déchets et de dégradation de l'environnement les obligeront bientôt à être abandonnés. Pour ces raisons, les scientifiques recherchent de nouvelles sources d'énergie alternatives. Maintenant déjàcentrales éoliennes et solaires fonctionnent. Mais malgré tous leurs avantages, ils ont un inconvénient important - une faible efficacité. Il ne sera pas possible de satisfaire les besoins de toute la population. Par conséquent, de nouvelles solutions sont nécessaires.
Pour produire de l'électricité, une centrale houlomotrice utilise l'énergie cinétique des vagues. Selon les estimations les plus conservatrices, ce potentiel est estimé à 2 millions de MW, ce qui est comparable à 1000 centrales nucléaires fonctionnant à pleine capacité, et à environ 75 kW/m3 par mètre de front d'onde. Il n'y a absolument aucun effet nocif sur l'environnement.
Schéma général de travail
Les centrales houlomotrices sont des structures flottantes capables de convertir l'énergie mécanique du mouvement des vagues en énergie électrique et de la transmettre au consommateur. En même temps, ils essaient d'utiliser deux sources:
- Réserves cinétiques. Les puits marins traversent un tuyau de grand diamètre et font tourner les pales, qui transmettent la force à un générateur électrique. Le principe pneumatique est également appliqué - l'eau, pénétrant dans une chambre spéciale, en déplace l'oxygène, qui est redirigé à travers un système de canaux et fait tourner les aubes de la turbine.
- Énergie roulante. Dans ce cas, la centrale houlomotrice agit comme un flotteur. Se déplaçant dans l'espace avec le profil de la vague, il fait tourner la turbine grâce à un système complexe de leviers.
Différents pays utilisent leur propre technologie pour convertir le mouvement mécanique des vagues en électricité, mais le généralils ont le même schéma d'action.
Inconvénients des centrales houlomotrices
Le principal obstacle à l'introduction généralisée des centrales houlomotrices est leur coût. En raison de la conception complexe et de l'installation complexe à la surface des eaux marines, les coûts de mise en service de telles installations sont plus élevés que pour la construction d'une centrale nucléaire ou d'une centrale thermique.
En outre, il existe un certain nombre d'autres lacunes, qui sont principalement associées à l'émergence de problèmes socio-économiques. Le fait est que les grandes stations flottantes créent un danger et interfèrent avec la navigation et la pêche - une centrale électrique à flotteur peut simplement forcer une personne à quitter les zones de pêche. Il y a aussi des conséquences environnementales possibles. L'utilisation d'installations éteint considérablement les vagues de la mer, les rend plus petites et les empêche de se briser à terre. Pendant ce temps, les vagues jouent un rôle important dans le processus d'échange de gaz dans l'océan, nettoyant sa surface. Tout cela peut entraîner un changement dans l'équilibre écologique.
Aspects positifs des centrales houlomotrices
En plus des inconvénients, une centrale houlomotrice présente également un certain nombre d'avantages qui ont un impact positif sur les activités humaines:
- les installations, du fait qu'elles éteignent l'énergie des vagues, peuvent protéger les structures côtières (jetées, ports) de la destruction par la force de l'océan;
- L'électricité est produite à moindre coût;
- la puissance élevée des vagues rend les parcs éoliens plus économiquement viables que les centrales éoliennes ou solaires.
Les réserves d'énergie sont également possédées par les eaux terrestres, principalement les rivières. La construction de stations sur ponts, traversées, jetées est une perspective de développement de ce domaine de production d'électricité.
Problèmes à résoudre
La principale tâche à laquelle la communauté scientifique est désormais confrontée est d'améliorer la conception, ce qui réduira le coût de l'électricité produite par les centrales houlomotrices. Le principe de fonctionnement devrait rester le même, mais de nouvelles technologies et de nouveaux matériaux seront utilisés pour créer des installations.
La puissance moyenne de l'onde est de 75 à 85 kW / m - c'est la plage sur laquelle la plupart des stations sont syntonisées. Cependant, lors d'une tempête, la force des vagues de la mer augmente plusieurs fois et il existe un risque de destruction des installations. Déjà plus d'une lame était froissée ou pliée après une tempête. Pour résoudre ce problème, les scientifiques réduisent artificiellement la puissance spécifique des ondes. L'un des problèmes est que l'utilisation massive des stations houlomotrices conduira au changement climatique. La génération d'énergie électrique est réalisée grâce à la rotation de la Terre (c'est ainsi que se forment les ondes). L'utilisation généralisée des stations entraînera une rotation plus lente de la planète. Une personne ne sentira pas la différence, mais cela détruira un certain nombre de courants qui jouent un rôle important dans l'échange de chaleur de la Terre.
Le premier WPP expérimental au monde
La première centrale houlomotrice est apparue en 1985 en Norvège. Sa puissance était de 500 kW, et elle-mêmeétait un prototype. Son principe de fonctionnement est basé sur la compression cyclique et l'expansion du médium:
- un cylindre à fond ouvert est immergé dans l'eau de sorte que son bord soit en dessous du creux de la vague - son point le plus bas;
- l'eau qui coule périodiquement comprime l'air dans la cavité interne;
- lorsqu'une certaine pression est atteinte, une vanne s'ouvre, ce qui laisse passer l'oxygène comprimé vers la turbine.
Cette centrale a produit 500 kW d'énergie, ce qui a suffi à confirmer l'efficacité des installations, ce qui a contribué à leur développement.
La première centrale électrique industrielle au monde
La première installation à l'échelle industrielle au monde est Oceanlinx au large de Port Kemble, en Australie. Il a été mis en service en 2005, mais a ensuite été envoyé pour reconstruction et a recommencé à fonctionner en 2009, c'est pourquoi les centrales marémotrices et houlomotrices sont maintenant utilisées dans la région. Son principe de fonctionnement est le suivant:
- Les vagues passent périodiquement dans des chambres spéciales, provoquant une compression de l'air.
- Lorsque la pression critique est atteinte, l'air comprimé fait tourner le générateur électrique à travers un réseau de canaux.
- Pour capter le mouvement et la force des vagues, les pales de la turbine changent leur angle d'inclinaison.
La capacité de l'installation était d'environ 450 kW, bien que chaque section de la station soit capable de fournir de 100 kWh à 1,5 MWh d'énergie électrique.
Le premier parc éolien commercial au monde
La première centrale houlomotrice commercialeNomination obtenue en 2008 à Agusador, Portugal. De plus, c'est la première installation au monde qui utilise directement l'énergie mécanique de la vague. Le projet a été préparé par la société anglaise Pelamis Wave Power.
La structure comprend plusieurs sections qui se libèrent et montent avec le profil des vagues. Les sections sont articulées au système hydraulique et l'actionnent pendant le mouvement. Le mécanisme hydraulique fait tourner le rotor du générateur, grâce auquel de l'électricité est générée. Les centrales houlomotrices utilisées au Portugal ont des avantages et des inconvénients. L'avantage de l'installation est sa puissance élevée - environ 2,25 MW, ainsi que la possibilité d'installer des sections supplémentaires. Il n'y a qu'un seul inconvénient à l'installation du système - il y a des difficultés avec la transmission de l'énergie électrique par les fils au consommateur.
La première centrale houlomotrice en Russie
En Russie, le premier parc éolien est apparu en 2014 dans le territoire de Primorsky. Le développement a été réalisé par une équipe de scientifiques de l'Université fédérale de l'Oural et de l'Institut océanologique du Pacifique de la branche extrême-orientale de l'Académie des sciences de Russie. L'installation est expérimentale. Sa particularité est qu'il utilise non seulement l'énergie des vagues, mais aussi celle des marées.
À Moscou, il est prévu de construire un laboratoire de recherche qui développera et créera la première station flottante domestique. Peut-être qu'après cela, les centrales houlomotrices en Russie auront également un objectif industriel ou commercial.
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